ZigBee que es
Zigbee es un protocolo de comunicación inalámbrica diseñado para el intercambio de datos a corta distancia y bajo consumo de energía, y se ha convertido en una piedra angular en el campo de Internet de las cosas. Desarrollado para satisfacer las necesidades únicas de los dispositivos conectados, Zigbee destaca por su eficiencia, confiabilidad y escalabilidad.
Alianza ZigBee
La Alianza ZigBee se creó en agosto de 2001. Hasta el momento, además de empresas de renombre internacional como Invensys, Mitsubishi Electronics, Motorola, Samsung y Philips, la alianza cuenta con aproximadamente un centenar de empresas miembros y está creciendo rápidamente. Entre ellos se incluyen fabricantes de semiconductores, proveedores de servicios IP, fabricantes de electrónica de consumo y OEM, como empresas de control industrial y automatización del hogar como Honeywell, Eaton e Invensys Metering Systems, e incluso empresas de juguetes como Mattel.
Todas estas empresas participan en el grupo de trabajo IEEE802.15.4 responsable de desarrollar los estándares técnicos de la capa de control de medios y física de ZigBee. En campos como la industria, la agricultura, los sistemas electrónicos montados en vehículos, las redes domésticas, los sensores médicos y los servoactuadores, los requisitos para las redes inalámbricas son muy diferentes de los de las aplicaciones civiles. Por lo general, tiene bajos requisitos de rendimiento de datos y bajo consumo de energía.
Además, la aparición de un gran número de dispositivos inalámbricos sencillos y prácticos que puedan utilizarse a voluntad requiere el despliegue de un gran número de puntos de acceso inalámbrico, y el bajo precio desempeñará un papel clave. Por tanto, el problema a resolver por el estándar ZigBee es diseñar un enlace de comunicación que mantenga un tráfico mínimo y un transceptor inalámbrico de baja complejidad. Las cuestiones centrales a considerar son el bajo consumo de energía y el diseño de bajo precio, lo que requiere que el estándar proporcione aplicaciones con bajo ancho de banda y baja velocidad de transferencia de datos.
El grupo IEEE802.15.4 y ZigBee Alliance desarrollaron conjuntamente el estándar ZigBee. El estándar ZigBee es un estándar de comunicación inalámbrica de corto alcance, bajo consumo y bajo desarrollo. Es una especificación de red inalámbrica diseñada para redes de control y sensores de baja velocidad.
IEEE estableció el grupo 802.15.4 en diciembre de 2000, responsable de formular las especificaciones de la capa física (PHY) y de control de acceso a medios (MAC), y aprobó el estándar IEEE802.15.4 en mayo de 2003. La Alianza ZigBee es una alianza empresarial global. cooperar para realizar productos de monitoreo de redes inalámbricas confiables, de bajo costo y bajo consumo de energía basados en estándares abiertos globales. Fue establecido conjuntamente por Honeywell, Mitsubishi, Motorola, Philips e Invensys. Es el principal responsable de formular capas de red, gestión de seguridad y. Aplicaciones La especificación de interfaz pasó a la versión 1.0 en diciembre de 2004.
Topología de red Zigbee
El protocolo de conectividad Zigbee utiliza el diseño inalámbrico físico estándar 802.15.4, que fue aprobado por un comité del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) en 2003. Este estándar de especificación es un protocolo inalámbrico basado en paquetes diseñado para su uso en productos innovadores y de bajo costo que funcionan con baterías con una vida útil de varios años. El protocolo Zigbee se comunica con dispositivos para transmitir datos en diferentes tipos de topologías de red. Puede conectar sus dispositivos domésticos inteligentes en una variedad de redes utilizando dispositivos con protocolo Zigbee, como se muestra en la figura.
Topología en estrella ZigBee
La topología en estrella, también conocida como Zigbee Smart Energy, consta de un coordinador Zigbee y múltiples dispositivos de usuario final. Los dispositivos se comunican únicamente con el coordinador.
Topología de malla ZigBee
La topología de malla, también conocida como proceso de autorreparación, consta de un coordinador Zigbee, múltiples enrutadores y dispositivos de usuario final. Cada nodo está conectado individualmente a todos los demás nodos mediante enlaces de cable dedicados, creando una malla en la red. Para n nodos, debe haber n (n-1)/2 enlaces. Debido a una cantidad tan grande de requisitos de enlace, la topología en malla se considera muy costosa ya que sus costos de cableado son muy altos.
Topología del árbol ZigBee
En la topología de árbol, los nodos se construyen en forma de árbol. Una red Zigbee consta de un nodo central que actúa como coordinador, múltiples enrutadores y dispositivos finales. El objetivo principal de esta topología es mejorar la cobertura de la red. La topología del árbol consta de un nodo base y múltiples nodos de rama.
Los cables de conexión comienzan desde el nodo base y conectan el nodo del dispositivo base a otros dispositivos de la red doméstica inteligente de manera secuencial o jerárquica. Esta topología es más económica en comparación con la topología de malla.
Arquitectura ZigBee
El protocolo de red ZigBee sigue el estándar IEEE 802.15.4 para las capas física y MAC, así como para sus propias capas de red y aplicaciones más grandes. La arquitectura de la red Zigbee consta de una combinación de 4 capas. Las dos capas superiores están definidas por Zigbee Alliance y las dos capas inferiores se basan en los estándares IEEE. Las aplicaciones de usuario final conectadas al enlace inalámbrico aún se encuentran en la parte superior de las 4 capas de arquitectura de red.
capa fisica
La capa física está definida por la especificación IEEE 802.15.4 y controla directamente el hardware y es responsable de comunicarse con el transceptor Zigbee. Esta capa interpreta y transmite paquetes de datos a través del medio de comunicación inalámbrica. También realiza operaciones de modulación y demodulación mientras transmite y recibe señales. El diseño y la implementación de la capa física define bandas de frecuencia, velocidades de datos, rangos y otros parámetros clave.
Capa de control de acceso a medios (capa MAC)
Esta capa también está definida por el estándar de especificación IEEE 802.15.4. Formula la interfaz entre la capa física y la capa de red. La capa MAC proporciona ID PAN y descubrimiento de red a través de solicitudes de baliza.
Capa de red
Esta capa actúa como interfaz de comunicación entre la capa MAC y la capa de aplicación. Aquí definimos la topología de la red como una red en malla.
Capa de aplicación
La capa superior del protocolo de red Zigbee es la capa de aplicación. Consta de la capa de soporte de aplicaciones y el dispositivo Zigbee como subcapas. También contiene aplicaciones diseñadas por diferentes fabricantes.